电子测量原理
实验指导书
XX学动化学院
目 录
电子测量实验系统组成原理操作………………………… 1
电子计数器原理应……………………………………… 10
示波器原理应…………………………………………… 16
RLC参数测量 …………………………………………… 24
逻辑分析仪原理应……………………………………… 31
交流电压测量 …………………………………………………40
电子测量实验系统组成原理操作
实验目
1．解SJ8002B电子测量实验系统原理组成
2．学操作实验系统完成简单实验
二实验容
1．操作系统实验箱部DDS信号源产生出种信号波形外接示波器观察
2．实验箱部数字示波器观察外部信号源信号波形
3．实验箱部数字示波器观察部DDS信号源产生信号波形
三实验器材
1．SJ8002B电子测量实验箱 1台
2．双踪示波器（20MHz模拟数字示波器） 1台
3．函数信号发生器（1Hz～1MHz） 1台
4．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
四实验原理
SJ8002B电子测量实验系统三部分组成：a电子测量实验箱b系列化实验板c微型计算机（含配套实验软件）图1－1示外实验中根需配备辅助仪器通示波器信号源等
图1－1 电子测量实验系统基组成
电子测量实验系统外貌图图1－2示
图1－2 电子测量实验系统
电子测量实验箱板图1－3示
图1－3 电子测量实验箱板
板短路块说明：
短路块名
短路位置
连接说明
场合
S101
左边
7109直流电压差分输入端DC－接
温度实验时
右边
109直流电压差分输入端DC－接
通常情况应
S102
左边
采集两通道输入Ain1Ain2连接
通常情况应
右边
采集两通道输入Ain1Ain2短接
快速检查实验板时
S602
置no
信号源1输出加滤波
般情况
置filter
信号源1输出加滤波
需加滤波
S702
置no
信号源2输出加滤波
般情况
置filter
信号源2输出加滤波
需加滤波
1．电子测量实验箱
实验箱五基功模块组成信号源模块高速数采集模块测频模块数电子测量字IO模块直流电压测量模块构成里先介绍两模块模块相应实验中介绍
（1）信号源模块
采直接数字合成（DDS）意波形发生器台软件直接提供十六种函数波形数产生正弦波方波三角波等16种波形户提供波形数产生户需意波形信号源频率幅度均户编程控制DDS信号源组成原理图1－4示
图1－4 DDS信号源组成结构
图1－4见：DDS信号源相位累加器RAM波形存储器DAC数模转换器低通滤波器组成工作原理：相位累加器时钟信号驱动频率控制码进行累加输出累加值相位序列码作RAM址RAM里面取出预先存放周期输出波形幅值编码然DAC转换模拟阶梯电压低通滤波器滑需信号波形
DDS信号源优点：（1） 信号频率稳定分辨率高输出频点（达2N1频点N相位累加器位数）（2）频率切换速度快达us级（3）频率切换时相位连续（4）产生意波形信号性指标：
分辨力： 输出频率1MHz时分辨力1Hz
输出频率范围：正弦波：1Hz ～ 2MHz 波形：1Hz ～ 200KHz
输出信号幅度范围：01V ～ 16V峰–峰值
幅度分辨率：1％
通道数：2（2独立DDS信号源）
（2）采集模块（数字示波器）
采集模块CH1CH2两采集数输入通道通道增益采样速率采样点数触发源等通编程控制图1－5示实验台中数采集模块原理框图该采集模块实现示波器功实现交流电压表等功扩展输入电压范围通道中包含前级衰减电路前级仪放电路中间衰减器级放电路AD转换电路变换成数字量存储RAM中采集完成计算机通EPP口数取回进行数处理
数采集采8位AD转换器模拟输入电压范围（峰峰值）：50V+50V
采样速率20M10M5M25M1M500K250K100K50K25K125KSPS
程控增益×20×10×5×2×1×05×02×01×005×002
数缓存深度：30KB
图1－5 数采集部分通道原理框图
2．系列化实验板
包括RLC电路实验板滤波器电路实验板温度检测实验板CPLD实验板键盘点阵实验板电路装实验板（白板）等图1－6示
图1－6 系列化实验板
实验台安装62芯双排插座系列化实验板插入插座实现实验板台间信号线连接进行实验
实验时实验电路板插入62芯插座接入测试台实验台信号源模块通插槽AO（模拟输出AO1AO2）插脚实验板提供激励信号测试台采集模块通插座AI（模拟输入AI1AI2）插脚实时采集存储实验板输出响应信号采集完预置点数微机通EPP接口读取采集数分析处理实验结果显示屏幕
五实验步骤
1．实验准备
（1）图17示方法连线S602接no端
（2）先开实验箱电源电源指示灯亮然PC机运行界面程序图1－8示界面进入电子测量实验室界面图1－9示选择实验软件动开信号源示波器界面
图1－7 实验连接框图
图1－8 程序界面
图1－9 电子测量实验室界面
2．信号源操作
（1）虚拟信号源面板图1－10示：
图1－10 信号源面板
（2）设置DDS信号源1输出Aout1幅度频率默认设置幅度20V频率4885KHz点选16种波形意种外接示波器观察记录波形表1－1中
表1－1
______波
______波
______波
______波
______波
______波
______波
______波
3．示波器功操作
(1)虚拟数字存储示波器面板图1－11示：
图1－11数字存储示波器
（2）设置信号源产生幅度（峰–峰值）5V频率5kHz正弦波信号点击数字存储示波器界面开始选择合适秒格伏格选默认值（耦合选直流触发源选时钟CLK1测量方式选循环）观察波形记录表12波形改三角波方波虚拟示波器观测幅度频率信号源相应输出值进行较
表1－2
波形
峰值
频率
正弦波
三角波
方波
（3）Q9线Aout1Ain1连接起信号源面板设置Aout1幅度3V频率5KHz产生正弦波虚拟示波器观测幅度频率
六思考练题
1．虚拟仪器传统仪器组成操作什？
注意：1) 实验前通电先接线插卡
2）运行软件前先开实验箱电源
3）示波器信号源软件界面时运行信号源修改设置参数时请先停止示波器测量
4）注意事项适合实验课程实验
电子计数器原理应
实验目
1 解频率测量基原理
2 解电子计数器测频测周基功
3 熟悉电子计数器方法
二实验容
1 频率测量解测频方式：闸门时间测量分辨率关系
2 周期测量解测周方式：时标周期倍增测量分辨率关系
三实验器材
1SJ8002B电子测量实验箱 1台
2．双踪示波器（20MHz模拟数字示波器） 1台
3．函数信号发生器（1Hz～1MHz） 1台
4．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
四实验原理
1测频原理
谓频率周期性信号单位时间变化次数电子计数器严格f＝NT定义进行测频应测频原理方框图工作时间波形图21 示图中出测量程：输入测信号脉形成电路形成计数窄脉时基信号发生器产生计数闸门信号测信号通闸门进入计数器计数频率闸门开启时间T测信号频率fx闸门时间Ｔ计数器计数值N测频率
fx NT (21)
假设闸门时间1s计数器值1000测信号频率应1000Hz1000kHz时测频分辨力1Hz
图21 测频原理框图时间波形
2测周原理
周期频率互倒数测频原理中换测信号时基信号输入通道完成周期测量原理图22示
时基
信号发生器
分频电路
脉
形成电路
闸门
电子计数器
门控电路
脉
形成电路
周期倍ＭMMMMMMMMM
To
Tx
图22 测周原理图
测信号Tx通脉形成电路取出周期方波信号加门控电路时基信号(称时标信号)周期To电子计数器读数N测信号周期表达式
（22）
例：fx 50Hz门开150Hz（ 20ms）选择时基频率fo 10MHz时基To＝01us周期倍选1计数器计脉数 200000 ms单位计数器读200000(ms) 时测周分辨力01us
3中界频率
直接测频直接测周量化误差相等时确定测频测周频率分界点分界点频率值称中界频率测频测周误差表达式结合图23出：测频时量化误差测周时量化误差相等时确定中界频率
（23）
（24）
式中测频时选频标信号频率 闸门时间倒数测周频时选时标信号频率时应测频方法时应测周频方法台电子计数器特定应状态坐标图时作出直接测频直接测周误差曲线（图23）两曲线交点中界频率点
4电子计数器测频测周动功
电子计数器动测频测周功取决中界频率假定选择闸门时间1s测周频时标信号频率10MHz中界频率MHz(3162Hz)选电子计数器动测量时先指定测频方式预测输入信号频率中界频率较动确定电子计数器测频测周方式
图23 测频测周时误差曲线
5．测量时间计数值
（1）测频模式
测量时间＝闸门时间T
计数值N fx*T
闸门时间短测量低频信号N甚0种情况应避免
24位计数器计数值N<224（16777216）否溢出（OVER）
（2）测周模式
测量时间＝
计数值
测量时间测信号周期周期系数成正选择周期倍系数测量低频信号时测量时间长
低频信号选周期系数高时标时计数值会产生溢出
五实验步骤
1 图24示连接实验系统
图24 实验台实验器材连接图
说明：测输入信号两种接法种图23示①外接信号发生器连接实验箱测频输入fxBNC插座种图23示②实验箱信号源Aout1(Aout2)连接实验箱测频输入fxBNC接头示波器监测输入信号幅度频率然电子计数器测频测周实验运行电子计数器程序进行测量
2电子计数器面板图25示
图25 虚拟电子计数器面板
说明：
（1）选择测频测周钮置测频时选闸门时间分：1ms10ms100ms1s10s时标选择旋钮
（2） 选择测频测周钮置测周时选周期倍分：×1×10×100×1000×10000时标选择旋钮选10MHz1MHz100KHz10KHz1KHz
（3）选择动钮时测频测周钮时标选择旋钮测频测周钮动根测信号中界频率关系确定采测频测周方式显示相关容
注意：测周模式选择周期倍系数测量低频信号时测量时间长
3电子计数器测频测周实验
（１） 利函数信号发生器产生频率信号波形分方波正弦波三角波幅度1V～5V虚拟电子计数器进行测频选择闸门时间测量结果进行较分析记录测量频率值填入表21：
表21
信号频率
闸门时间
25Hz
250Hz
2kHz
20kHz
200kHz
2MHz
1ms
做
做
10ms
做
100ms
1s
10s
提问：实验中测频模式闸门时间选10S时测量2M信号什会溢出？
（２） 利实验箱信号源产生频率信号波形分方波正弦波三角波幅度1V～5V虚拟电子计数器进行测频选择闸门时间测量结果进行较分析记录测量频率值填入表22：
表22
信号频率
闸门时间
25Hz
250Hz
2kHz
20kHz
200kHz
2MHz
1ms
做
做
10ms
做
01s
1s
10s
（３） 利函数信号发生器产生频率信号虚拟电子计数器进行测周时标选择10MHz幅度2V改变周期倍测量结果进行较分析记录测量周期值填入表23：
表23
信号周期
周期倍
02s
(5Hz)
20ms
(50Hz)
2ms
(500Hz)
02ms
(5kHz)
20us
(50kHz)
2us
(05MHz)
1
10
100
做
1000
做
做
10000
做
做
做
提问：实验中测周模式周期选10时测量5Hz信号什会溢出？
（４） 利实验箱信号源产生频率信号虚拟电子计数器进行测周时标选择10MHz幅度2V改变周期倍测量结果进行较分析记录测量周期值填入表24：
表24
信号周期
周期倍
02s
(5Hz)
20ms
(50Hz)
2ms
(500Hz)
02ms
(5kHz)
20us
(50kHz)
2us
(05MHz)
1
10
100
做
1000
做
做
10000
做
做
做
（5）利函数信号发生器产生频率60Hz幅度3V左右方波信号虚拟电子计数器进行测周选择时标频率测量结果进行较分析记录测量周期值频率值填入表25：
时标选择
10MHz
1MHz
100KHz
10KHz
1KHz
频率
周期
（6）利函数信号发生器产生频率信号幅度2V虚拟电子计数器进行测量选择动方式观察仪器动选择测频测周模式记录测量频率值周期值测量结果进行较分析填入表26：
表26
信号频率
20Hz
200Hz
3kHz
4kHz
50kHz
15MHz
测频测周模式
实测频率
实测周期
六思考练
1分析测量数电子计数器测频程中闸门时间测量分辨力影响？
2时标选择电子计数器测周分辨力影响？
示波器原理应
实验目
1．解数字示波器测量基原理
2．熟悉虚拟数字存储示波器操作观察种典型信号波形进行参数测量
二实验容
1．测量周期信号幅值频率
2．测量信号时域参数
3信号测量存储回放
4观察李沙育图形
三实验器材
1．SJ8002B电子测量实验箱 1台
2．双踪示波器（60MHz模拟数字示波器） 1台
3．函数信号发生器（0 1Hz～10MHz） 1台
4．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
四实验原理
1．数字示波器原理
数字存储示波器 AD 变换器模拟信号转换成数字信号然数存储半导体存储器 RAM 中需时 RAM 中存储容调出通 LCD 点阵连线方式现波形原理框图参考图6－1种示波器中信号采集信号显示功分开功性取决进行信号采集处理ADRAM 微处理器性采 RAM 存储器快写数慢读数者慢写数快读数样观察缓慢信号者观测高速信号时显示带宽限制时会闪烁现象
2．虚拟数字存储示波器组成
图6－1 虚拟数字存储示波器
虚拟示波器计算机测量功融合体计算机软件代传统仪器某硬件功计算机显示器代传统仪器物理面板通相关软件设计出操作方便形象逼真仪器面板仅实现传统示波器功具存储现分析处理波形等特点进行种信号处理加工分析完成种规模测量务仪器体积耗电少方便携带计算机
SJ8002B中采虚拟数字存储示波器原理实现数采集中信号调理AD转换存储数SRAM控制逻辑实验台中计算机起数处理显示作
3．SJ8002B电子测量实验箱示波器硬件结构
（1）测量范围指标
测量电压幅度范围：－20V～＋20V（峰峰值）
测量频率范围：1Hz～1MHz
采样时钟：20MHz～125KHz
数缓存深度：64KB
显示波形峰值均值效值频率周期等参数
通道数： 2
垂直偏转素(Vdiv)
Div序号
div
3
4
5
6
7
8
9
垂直偏转素(Vdiv)
50mvdiv
01vdiv
02vdiv
05vdiv
1v
div
2v
div
5v
div
量程(V)
05
1
2
5
10
20
50
通道总增益
2
1
05
02
01
005
002
水时基素（秒格）
序号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
秒格
01u
02u
05u
1u
2u
5u
10u
20u
50u
100u
采样频率Hz
20M
20M
20M
20M
20M
20M
20M
20M
20M
20M
序号
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
秒格
200u
500u
1m
2m
5m
10m
20m
50m
01S
02S
采样频率Hz
10M
5M
25M
1M
500K
250K
100K
50K
25K
125K
（2）硬件原理图
图6－2 SJ8002B示波器硬件原理图
图6－2示波器模块原理框图图见高速采集双通道完全独立实现虚拟双踪数字存储示波器种功完成种测试务
4． 数处理
根采集波形数计算出测信号效值均值峰值频率
离散信号电压均值峰值数学表达式示：
电压效值：
电压均值：
电压峰－峰值：
五实验步骤
1．实验准备
（1）图6－3连线
示波器Ain1输入两种连接方式中选择种①外部信号源②部信号源1通道
（2）先开实验箱电源电源指示灯亮然PC机运行界面程序界面进入电子测量实验室选择实验六软件动开信号源示波器界面
图6－3 实验连接框图
2．虚拟数字存储示波器面板
虚拟数字存储示波器面板图6－4示实际仪器相似面板CH1（绿）CH2（黄）两通道面板部时显示出伏格峰值(均值效值)频率秒格
示波器显示波形窗水通道垂直通道均10格（div）
图6－4 虚拟数字存储示波器面板
3．测量种波形参数
操作接Ain1信号源产生信号CH1（绿）通道进行测量调整秒格信号波形屏幕显示2～5周期调整伏格信号波形充满半屏幕满屏
（1）正弦波（Aout1Ain1）
信号源产生正弦波图6－5虚拟示波器观察显示面板峰值频率填表6－1中
图6－5 正弦波
表6－1
输入幅度(峰值V)
输入频率kHz
选择秒格
读出秒格数
估算周期
估算频率
示波器频率读数
选择
伏格
读出峰峰值伏格数
估算峰峰值
示波器峰值读数
根读数计算
效值
1
1
2
5
4
50
6
100
信号周期＝周期占秒格数×秒格 信号频率＝1信号周期
信号峰峰值＝波形垂直伏格数×伏格 峰值＝峰峰值 ×12
（2）三角波
图6－6 三角波
波形换成三角波图6－6观察波形称度
表6－2
输入幅度（峰值V）
输入频率（kHz）
选择
秒格
格数
格数
1
1
5
5
5
50
8
100
图6－7 方波
（3）方波
信号源产生方波虚拟示波器观察升时间降时间
表6－3
输入幅度（峰值V）
输入频率（kHz）
选择秒格
秒格读数
（μs）
秒格读数
（μs）
5
100
5
200
5
500
图6－8 调幅波
（4）调幅波
Q9线Aout1Ain1连接起启动虚拟信号源程序产生调幅波示波器测量调幅系数
表6－4
输入幅度（峰值V）
输入频率（kHz）
选择
伏格
a格数
b格数
m
5
05
5
50
5
20
4．双踪显示波形观测
两台函数信号源分产生两路电压信号分输入Ain1Ain2信号幅度5V频率5KHz正弦波信号幅度3V频率5KHz三角波虚拟数字存储示波器进行双踪显示记录选择伏格秒格画出波形
注意：实验箱板方S102短路块位置放左边
画信号波形：
画信号二波形：
5．波形存储回放
示波器测量程中时波形数保存方法点击面板面保存钮会弹出话框取文件名选择路径文件扩展名单击保存波形数保存计算机硬盘里计算机硬盘里存储波形文件开直接单击面板面开钮（注意时启动采集）够实现波形回放时通调节伏格秒格够改变波形显示
实验步骤3中波形先保存硬盘然开变化
6．观察李沙育图形
双踪示波器选择XY显示方式利示波器XY通道分输入测信号已知信号调节已知信号频率屏幕出现稳定图形图形称李沙育图形
（1）调节电子实验箱输出通道Aout1Aout2输出相正弦波信号幅度2V频率1KHz调节示波器工作XY方式Aout1输入示波器X通道Aout2输入示波器Y通道观察李沙育图形画出波形
画信号波形：
（2）调节电子实验箱输出通道Aout1输出幅度2V频率1KHz锯齿波信号输出通道Aout2输出幅度2V频率1KHz正弦波信号调节示波器工作XY方式Aout1输入示波器X通道Aout2输入示波器Y通道观察李沙育图形画出波形
画信号波形：
（3）调节电子实验箱两输出通道Aout1Aout2输出相幅度频率信号调节示波器工作XY方式Aout1输入示波器X通道Aout2输入示波器Y通道观察李沙育图形分析图形频率相位关系加深示波器扫描显示原理理解
六思考练题
1．否带宽20MHz示波器观测重复频率15MHz正弦波方波？什？
2．利示波器测量种波形参数时减测量误差？
3．观察李沙育图形时示波器X通道输入锯齿波信号输出图形Y通道输入波形什关系什
RLC参数测量
实验目
1．熟悉电阻电感电容（RLC）元件参数测试原理
2．掌握实验系统测量RC基方法
二实验求
1．实验前求预关阻抗参数数字化测量相关容
2．基实验系统完成RC参数测量记录测量数电阻测量进行误差分析
3．解RLC参数校准测量原理方法
三实验器材
1 SJ8002B电子测量实验箱 1台
2．双踪示波器（20MHz模拟数字示波器） 1台
3．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
4．SJ7001 RLC参数测量实验板 1块
5．数字电压表（4 12位） 1
6．RC测试元件： 3～5
四实验原理
1．RLC参数测试原理
图5－1 RLC电路原理图
图5－1中测阻抗采样电阻（标准电阻）幅度频率调信号源图知：
（51）
令测阻抗
（52）
（53）
（54）
式中相位差
测阻抗分RxLxCx理想元件（考虑LxCx损耗）
（55）
（56）
（57）
： （58）
（59）
（510）
根式（58）（59）（510）进行元件参数RxLxCx测量式中频正弦波效值峰值角频率相表现幅度相位变化（纯电阻相位变化LC元件相差）通改变采样电阻改变RLC参数测量量程
2实验硬件电路图
图52根述原理设计RLC参数测量实验板（SJ7001）图中测试信号（正弦波）实验箱第路信号源（Aout1）产生（外接信号源）信号源峰值1V（典型频率值1kHz） 2倍放2V峰值信号源输出匹配电阻更换量程时步切换作减电压变化范围增加测量电路工作稳定性图中实现测量校准标准电阻通模拟开关选择测元件校准电阻放器A1A2分取出测阻抗（校准电阻）采样电阻两端电压适放分连接实验箱高速采集输入通道Ain1Ain2实现信号采集通计算信号幅值根放倍数式（58）~（510）元件参数RxLxCx
（511）
（512）
（513）
图5－2 RLC参数测量原理图（SJ7001实验板）
3．校准方法
式（511）~（513）元件参数RxLxCx值需根采集U1U2幅值A1A2放倍数信号角频率采样电阻进行计算提高测量精度消A1A2增益精度增益漂移影响采校准测量方法电阻测量例接入测电阻RxU1U2分U1xU2x（幅值）式（5－11）：
（514）
接入标准电阻U1U2分U1sU2s（幅值）测量值：
（515）
（514）（515）：
（516）
通述两次测量程测量结果公式（516）中含消影响
五实验步骤
1．实验准备
（1）图53RLC参数测量实验板（SJ7001）插入实验箱板62芯插座跳线S602接no端电路板短路块S102接左面RLC板短路块接面（AO1）
（2）开实验箱电源电源指示灯亮PC机运行界面程序界面进入电子测量实验室选择实验五软件动开RLC参数测量界面图5－4示
（3）双踪示波器分监测实验箱信号源输出Aout1采集输入通道Ain1Ain2信号（图52中U1U2输出）
图5－3实验连接框图
2．校准电阻测量
（1）选择实验五进入RLC参数测量界面图5－4
图5－4 虚拟RLC测试仪面板测量300Ω电阻时
（2）测试程序界面选择校准（校准方框填黑）表5－1出校准电阻值选择校准电阻
（3）先选择电阻然选量程增益值A1A2放1处（默认位置1）循环放off处（循环进行单次测量）秒格伏格采默认设置(秒格置2伏格置1V)
（4）点击测量根采集波形更换增益A1A2两通道幅度接波形失真正弦纯电阻测量两波形没相位差测量值填入表5－1
表5－1 校准电阻测试
校准电阻（Ω）
选择电阻
量程
A1A2
测量值
（读数Ω）
绝误差（Ω）
相误差
300
1K
3K
10K
30K
100K
300K
3．外加电阻测试
（1）选择5测电阻数字电压表测量阻值作该电阻实际值填入表5－1中第栏第二栏
（2）实验实验箱部DDS信号源Aout1提供默认频率1kHz幅度峰值2V激励信号
（3）接入测电阻测试程序界面先选择电阻然选量程（默认设置30~300Ω）增益值A1A2放1处（默认位置1）循环放off处（循环进行单次测量）秒格伏格采默认设置(秒格置2伏格置1V)
（4）点击测量先根面板提示状态更换量程30～300（单位Ω）量程选量程根采集波形更换增益A1A2两通道幅度接失真果量程已选择量程然提示量程偏者量程已选择量程然提示量程偏改变增益A1A2改变伏格秒格改变波形显示波形充满屏幕便观测时观察示波器显示波形注意纯电阻测量两波形没相位差测量值填入表5－1中第三栏
（5）述测量结果记录表5－2数字电压表测量值作实际值计算测量误差
（6）改换测电阻重复（2）～（5）
（7）通种单次测量测出电阻参数循环开关置on观察该电阻次测量稳定性重复性
表5－2 外加电阻测试
标称值（Ω）
数字万表测量值（Ω）
选择电阻
量程
A1A2
测量值
（读数Ω）
绝误差（Ω）
相误差
4．电阻R校准测量
测量中面板动显示出值测电阻测量时记录直接测量值值选中校准选择测量接校准电阻进行测量记录测量值值根式516Rx校准值：
(517)
测量数记录表5－3
表5－3 电阻校准测量
标称值（Ω）
数字电压表测量值（Ω）
值读数X1
直接测量值
（读数Ω）
校准电阻Rr（Ω）
值X2
校准电阻测量值Rs（Ω）
校准结果Rx（Ω）
5．电容测量
（1）选择5测电容标称值填入表5－3中第栏易电容实际值（数字电压表测量电容误差较）电容测量做误差分析需验证测量值（显示值）理计算结果（式513）致性
（2）测试程序界面选择测量元件电容然选量程（默认设置）增益A1A2放1处（默认位置1）循环放off处秒格伏格采默认设置(秒格置2伏格置1V)
（3）实验实验箱部DDS信号源Aout1默认频率1kHz幅度峰值2V
（4）点击测量先根面板提示状态更换量程100u～1u应量程选量程根采集波形更换增益A1A2两通道幅度接失真果量程已选择量程然提示量程偏降低测试信号频率（选择频率100Hz）果量程已选择量程然提示量程偏提高测试信号频率（选择频率10kHz）改变伏格秒格改变波形显示波形充满屏幕便观测时观察示波器显示波形注意电容测量两波形相位差测量结果（显示值）填入表5－3中第二栏根公式（5－10）测量参数计算理值填入表中
（5）通种单次测量测出电容参数循环放on处观察该电容次测量稳定性重复性
表5－3
标称值（uF）
选择
量程
增益
角频率
（rads）
值
测量值
（读数uF）
量程应采样电阻Rr（Ω）
理计算值（uF）
表5－4 电容量程采样电阻应关系
序号
1
2
3
4
电容量程
100u～ 1u
1u ～01u
01u～ 001u
001u ～1000P
采样电阻Rr（Ω）
100
1k
10k
100k
注意：运行软件前先开实验箱电源
六思考练题
1 测量电容素关？测量中应该注意什？
2 分析RLC测量中误差产生原？
3．实验仅理想元件参数测量含虚实部阻抗（含电阻电抗分量）测量述测量方法实现时应改进测量方案？
4．需LC参数测量进行校准应进行写出校准公式校准公式中否含ω参数？
逻辑分析仪原理应
实验目
1 解逻辑分析仪基工作原理
2 掌握虚拟逻辑分析仪
3 会逻辑分析仪进行数字电路测试分析
二实验容
1 组合逻辑译码器74138实验
2 时序逻辑电路十进制计数器74190数码显示实验
3 逻辑分析仪分析组合逻辑译码器74138实验
4 逻辑分析仪分析时序逻辑电路十进制计数器74190数码显示实验
5 实验中译码器74138计数器74190译码器7447真值表见附表
三实验器材
1 1SJ8002B电子测量实验箱 1台
2．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
3 SJ7002 CPLD实验板 １块
4 短接线干
四实验原理
1 逻辑分析仪原理
逻辑分析仪组成结构图91示包括数捕获数显示两部分数字系统测试般观察较长时间范围信号间逻辑关系较长数流进行分析逻辑分析仪般采先进行数捕获采集存储数然进行数显示观察分析方式逻辑分析仪部结构划分两部分：数捕获数显示数捕获部分包括信号输入采样数存储触发产生时钟电路等外部测信号送信号输入电路门限电进行较通较器整形符合逻辑分析仪部逻辑电信号（TTL电信号）采样电路采样时钟控制信号进行采样采样获数流送触发产生电路进行触发识根数捕获方式数流中搜索特定数字（触发字）搜索符合条件触发字时产生触发信号数存储电路触发信号作进行相应数存储控制时钟电路选择外时钟时钟作系统工作时钟数捕获完成显示控制电路存储数适方式（波形字符列表等）显示出便捕获数进行观察分析
信号
输入
信号
外时钟
采样
数
存储
时钟
选择
时钟
触发
产生
显示
控制
CRT
数捕获
数显示
图91 逻辑分析仪原理结构
门限电设定
2虚拟逻辑分析仪面板
图92 虚拟逻辑分析仪面板
说明：时钟选择分部时钟（时钟频率选择25K50K100K250K500K1M5M10M）外部时钟显示点数范围0—1000水位移范围0—100水伸缩范围0—1000（步进100）触发方式分：时钟触发部触发外部触发字触发（图93示）手动触发A0—A23时序位显示1—1000应时序值（二进制十六进制十进制）
操作步骤：（1）选择外时钟（2）选择显示点数（3）选择触发方式（次必需）（4）开始
注意：1）选择点数太时钟较低时需测量时间会较长
2）选择字触发方式没满足条件信号出现测量结果
图93 字触发设置面板
图94 CPLD实验板原理图
3 SJ7002 CPLD实验板硬件原理图图94
说明：CPLD实验板提供8ON~OFF(K1~K8)开关作数字输入8LED灯(LED1~LED8)作输出电指示3LED 7段数码作输出显示采动态扫描方式L1L2L3位选信号低效AB……G7段码DP数点低效
CPLD已载两电路74138电路计数器74190译码器7447电路
五实验步骤
1CPLD逻辑电路实验
(1) 组合逻辑电路74138功实验图95连接CPLD板跳线外加+5V直流电源p15p16p17连接3开关K5K6K7三－八译码器74138输出P18P20P21P22P77P80P79P81分连接8指示灯LED1～LED8 表9174LS138输入ABC高＼低电观察译码器输出LED灯亮灭结果填入表91
图95 CPLD三－八译码器74138逻辑外围连线
表91
C
B
A
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
LED7
LED8
L
L
L
L
L
H
L
H
L
L
H
H
H
L
L
H
L
H
H
H
L
H
H
H
(2) 计数器实验图96连接CPLD板外加+5V直流电源L1（L1 L2 L3选位）接低电p5接K2(输入高低电)观察四位十进制计数器74190输出位数码显示数值变化结果填入表92
说明：CPLD板时钟1000MHz晶振219 分频约2Hz频率十进制计数器74190计数216 分频16Hz频率作时钟选择外部时钟
CPLD板1000MHz晶振时钟放置CPLD板S1短路块位置右面
图96 CPLD四位十进制计数器74190三位数码显示逻辑外围连线
表92
引脚
计数值
L1
P5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
L
L
L
H
H
L
H
H
2CPLD逻辑分析仪实验
（1） 图97示CPLD板插入板62芯插座 虚拟逻辑分析仪分析三－八译码器输入输出电逻辑观察虚拟逻辑分析仪中应输入输出位逻辑电分析正确性
逻辑分析仪时选外时钟时钟触发显示点数100~200点
图97 CPLD三－八译码器74138逻辑外围连线实验台连接图
注：DO0～DO23连接逻辑分析仪A0～A23输入通道
（2） 图98示CPLD板插入板62芯插座L1（L1 L2 L3选位）接低电p5接高低电虚拟逻辑分析仪分析十进制计数器输入输出时序逻辑观察虚拟逻辑分析仪中应输入输出时序逻辑表93中画出时序图
逻辑分析仪选外时钟时钟触发显示点数200CPLD板1000MHz晶振时钟放置CPLD板S1短路块位置右面
图98 CPLD十进制计数器74190三位数码显示逻辑外围连线实验台连接图
P5＝0
P5＝1
A4
A0
A1
A2
A3
表93
（3） 选择触发方式字触发设置触发字A3～A00000重新测试观察虚拟逻辑分析仪中应输入输出时序逻辑表94中画出时序图较字触发时钟触发区
表 9－4
P5＝0
P5＝1
A4
A0
A1
A2
A3
六思考练
1采集时钟选择原什？
2字触发定触发？
附表：三－八译码器74138十进制计数器74190BCD十进制译码器7447真值表
表91 74138真值表 （默认值：GNDA B C G2AN G2BN VCCG1）
G1
G2*
C
B
A
Y0N
Y1N
Y2N
Y3N
Y4N
Y5N
Y6N
Y7N
X
H
X
X
X
H
H
H
H
H
H
H
H
L
X
X
X
X
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
L
L
L
L
H
H
H
H
H
H
H
H
L
L
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
L
L
H
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
L
L
H
H
H
H
H
L
H
H
H
H
H
L
H
L
L
H
H
H
H
L
H
H
H
H
L
H
L
H
H
H
H
H
H
L
H
H
H
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
表92 74190真值表 （默认值：GNDA B C D GN CLK VCCLDN DNUP）
Inputs
Outputs
CLK
GN
LDN
DNUP
D
C
B
A
QD
QC
QB
QA
MXMN
RCON
X
X
L
X
d
c
b
a
d
c
b
a
X
X
X
L
H
L
H
L
L
H
H
L
X
L
H
H
L
L
L
L
H
L
↑
L
H
L
Count Up 加计数
L
H
↑
L
H
H
Count Down减计数
L
H
↑
H
H
X
Hold Count
L
H
表93 7447真值表 （默认值：GNDA B C D VCCLTN RBIN BIN）
LTN
RBIN
D
C
B
A
BIN
OA
OB
OC
OD
OE
OF
OG
RBON
0
H
H
L
L
L
L
H
L
L
L
L
L
L
H
H
1
H
X
L
L
L
H
H
H
L
L
H
H
H
H
H
2
H
X
L
L
H
L
H
L
L
H
L
L
H
L
H
3
H
X
L
L
H
H
H
L
L
L
L
H
H
L
H
4
H
X
L
H
L
L
H
H
L
L
H
H
L
L
H
5
H
X
L
H
L
H
H
L
H
L
L
H
L
L
H
6
H
X
L
H
H
L
H
H
H
L
L
L
L
L
H
7
H
X
L
H
H
H
H
L
L
L
H
H
H
H
H
8
H
X
H
L
L
L
H
L
L
L
L
L
L
L
H
9
H
X
H
L
L
H
H
L
L
L
H
H
L
L
H
10
H
X
H
L
H
L
H
H
H
H
L
L
H
L
H
11
H
X
H
L
H
H
H
H
H
L
L
H
H
L
H
12
H
X
H
H
L
L
H
H
L
H
H
H
L
L
H
13
H
X
H
H
L
H
H
L
H
H
L
H
L
L
H
14
H
X
H
H
H
L
H
H
H
H
L
L
L
L
H
15
H
X
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
BI
X
X
X
X
X
X
L
H
H
H
H
H
H
H
X
RBI
H
L
L
L
L
L
X
H
H
H
H
H
H
H
L
LT
L
X
X
X
X
X
H
L
L
L
L
L
L
L
H
交流电压测量
实验目
1．解掌握电压参数基测量原理方法
2．解数采集卡原理
3．熟悉labview采集程序编写
二实验容
1．利数采集卡采集交流电压信号
2．编写基labview采集程序
3．采集结果进行计算分析
三实验器材
1．双踪示波器（20MHz模拟数字示波器） 1台
2．函数信号发生器（1Hz～1MHz） 1台
3．NI公司数采集卡PCI 6251 1台
4．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
5．导线连接线干
四实验原理
交流电压测量系统硬件三部分组成：a函数信号发生器bPCI6251数采集卡c微型计算机（含配套实验软件）图1示
函
数
信
号
发
生
器
计
算
机
数采集卡
图1 交流电压测量系统框图
电压信号通数采集卡模拟输入通道进入计算机PCI6251板卡引脚图2示
图2 PCI6251板卡引脚图
交流电压均值：
交流电压效值：
五实验步骤
1．图1示方法连线信号发生器接数采集卡67脚正极接68脚
2 开LabVIWE程序设置DAQ助手具体步骤：
程序中数采集程序设计通NI公司出品强工具DAQ助手实现DAQ助手快速viNI DAQmx提供种更简单更方便基配置式程序设计方式基务动创建务销毁务配置式方式快速实现测量务创建编辑运行须编写代码测量试验证评估阶段非常快速效
图3 DAQ助手
双击DAQ助手进入设置页面：
图4 DAQ助手设置
图5 DAQ设置界面二
图6 DAQ设置界面三
图7 DAQ设置界面四
点击OK完成确认
DAQ助手设置完成面进入LabVIEW编程工作具体程序框图：
图8 采集程序框图
3．开函数发生器选择输出频率10Hz幅值2V正弦波调整采样频率采样数程序端接收正确波形观察电压参数理值较
4．调整函数发生器改变输出波形观察输出波形电压参数变化
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电子测量原理
实验指导书
XX学动化学院
目 录
电子测量实验系统组成原理操作………………………… 1
电子计数器原理应……………………………………… 10
示波器原理应…………………………………………… 16
RLC参数测量 …………………………………………… 24
逻辑分析仪原理应……………………………………… 31
交流电压测量 …………………………………………………40
电子测量实验系统组成原理操作
实验目
1．解SJ8002B电子测量实验系统原理组成
2．学操作实验系统完成简单实验
二实验容
1．操作系统实验箱部DDS信号源产生出种信号波形外接示波器观察
2．实验箱部数字示波器观察外部信号源信号波形
3．实验箱部数字示波器观察部DDS信号源产生信号波形
三实验器材
1．SJ8002B电子测量实验箱 1台
2．双踪示波器（20MHz模拟数字示波器） 1台
3．函数信号发生器（1Hz～1MHz） 1台
4．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
四实验原理
SJ8002B电子测量实验系统三部分组成：a电子测量实验箱b系列化实验板c微型计算机（含配套实验软件）图1－1示外实验中根需配备辅助仪器通示波器信号源等
图1－1 电子测量实验系统基组成
电子测量实验系统外貌图图1－2示
图1－2 电子测量实验系统
电子测量实验箱板图1－3示
图1－3 电子测量实验箱板
板短路块说明：
短路块名
短路位置
连接说明
场合
S101
左边
7109直流电压差分输入端DC－接
温度实验时
右边
109直流电压差分输入端DC－接
通常情况应
S102
左边
采集两通道输入Ain1Ain2连接
通常情况应
右边
采集两通道输入Ain1Ain2短接
快速检查实验板时
S602
置no
信号源1输出加滤波
般情况
置filter
信号源1输出加滤波
需加滤波
S702
置no
信号源2输出加滤波
般情况
置filter
信号源2输出加滤波
需加滤波
1．电子测量实验箱
实验箱五基功模块组成信号源模块高速数采集模块测频模块数电子测量字IO模块直流电压测量模块构成里先介绍两模块模块相应实验中介绍
（1）信号源模块
采直接数字合成（DDS）意波形发生器台软件直接提供十六种函数波形数产生正弦波方波三角波等16种波形户提供波形数产生户需意波形信号源频率幅度均户编程控制DDS信号源组成原理图1－4示
图1－4 DDS信号源组成结构
图1－4见：DDS信号源相位累加器RAM波形存储器DAC数模转换器低通滤波器组成工作原理：相位累加器时钟信号驱动频率控制码进行累加输出累加值相位序列码作RAM址RAM里面取出预先存放周期输出波形幅值编码然DAC转换模拟阶梯电压低通滤波器滑需信号波形
DDS信号源优点：（1） 信号频率稳定分辨率高输出频点（达2N1频点N相位累加器位数）（2）频率切换速度快达us级（3）频率切换时相位连续（4）产生意波形信号性指标：
分辨力： 输出频率1MHz时分辨力1Hz
输出频率范围：正弦波：1Hz ～ 2MHz 波形：1Hz ～ 200KHz
输出信号幅度范围：01V ～ 16V峰–峰值
幅度分辨率：1％
通道数：2（2独立DDS信号源）
（2）采集模块（数字示波器）
采集模块CH1CH2两采集数输入通道通道增益采样速率采样点数触发源等通编程控制图1－5示实验台中数采集模块原理框图该采集模块实现示波器功实现交流电压表等功扩展输入电压范围通道中包含前级衰减电路前级仪放电路中间衰减器级放电路AD转换电路变换成数字量存储RAM中采集完成计算机通EPP口数取回进行数处理
数采集采8位AD转换器模拟输入电压范围（峰峰值）：50V+50V
采样速率20M10M5M25M1M500K250K100K50K25K125KSPS
程控增益×20×10×5×2×1×05×02×01×005×002
数缓存深度：30KB
图1－5 数采集部分通道原理框图
2．系列化实验板
包括RLC电路实验板滤波器电路实验板温度检测实验板CPLD实验板键盘点阵实验板电路装实验板（白板）等图1－6示
图1－6 系列化实验板
实验台安装62芯双排插座系列化实验板插入插座实现实验板台间信号线连接进行实验
实验时实验电路板插入62芯插座接入测试台实验台信号源模块通插槽AO（模拟输出AO1AO2）插脚实验板提供激励信号测试台采集模块通插座AI（模拟输入AI1AI2）插脚实时采集存储实验板输出响应信号采集完预置点数微机通EPP接口读取采集数分析处理实验结果显示屏幕
五实验步骤
1．实验准备
（1）图17示方法连线S602接no端
（2）先开实验箱电源电源指示灯亮然PC机运行界面程序图1－8示界面进入电子测量实验室界面图1－9示选择实验软件动开信号源示波器界面
图1－7 实验连接框图
图1－8 程序界面
图1－9 电子测量实验室界面
2．信号源操作
（1）虚拟信号源面板图1－10示：
图1－10 信号源面板
（2）设置DDS信号源1输出Aout1幅度频率默认设置幅度20V频率4885KHz点选16种波形意种外接示波器观察记录波形表1－1中
表1－1
______波
______波
______波
______波
______波
______波
______波
______波
3．示波器功操作
(1)虚拟数字存储示波器面板图1－11示：
图1－11数字存储示波器
（2）设置信号源产生幅度（峰–峰值）5V频率5kHz正弦波信号点击数字存储示波器界面开始选择合适秒格伏格选默认值（耦合选直流触发源选时钟CLK1测量方式选循环）观察波形记录表12波形改三角波方波虚拟示波器观测幅度频率信号源相应输出值进行较
表1－2
波形
峰值
频率
正弦波
三角波
方波
（3）Q9线Aout1Ain1连接起信号源面板设置Aout1幅度3V频率5KHz产生正弦波虚拟示波器观测幅度频率
六思考练题
1．虚拟仪器传统仪器组成操作什？
注意：1) 实验前通电先接线插卡
2）运行软件前先开实验箱电源
3）示波器信号源软件界面时运行信号源修改设置参数时请先停止示波器测量
4）注意事项适合实验课程实验
电子计数器原理应
实验目
1 解频率测量基原理
2 解电子计数器测频测周基功
3 熟悉电子计数器方法
二实验容
1 频率测量解测频方式：闸门时间测量分辨率关系
2 周期测量解测周方式：时标周期倍增测量分辨率关系
三实验器材
1SJ8002B电子测量实验箱 1台
2．双踪示波器（20MHz模拟数字示波器） 1台
3．函数信号发生器（1Hz～1MHz） 1台
4．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
四实验原理
1测频原理
谓频率周期性信号单位时间变化次数电子计数器严格f＝NT定义进行测频应测频原理方框图工作时间波形图21 示图中出测量程：输入测信号脉形成电路形成计数窄脉时基信号发生器产生计数闸门信号测信号通闸门进入计数器计数频率闸门开启时间T测信号频率fx闸门时间Ｔ计数器计数值N测频率
fx NT (21)
假设闸门时间1s计数器值1000测信号频率应1000Hz1000kHz时测频分辨力1Hz
图21 测频原理框图时间波形
2测周原理
周期频率互倒数测频原理中换测信号时基信号输入通道完成周期测量原理图22示
时基
信号发生器
分频电路
脉
形成电路
闸门
电子计数器
门控电路
脉
形成电路
周期倍ＭMMMMMMMMM
To
Tx
图22 测周原理图
测信号Tx通脉形成电路取出周期方波信号加门控电路时基信号(称时标信号)周期To电子计数器读数N测信号周期表达式
（22）
例：fx 50Hz门开150Hz（ 20ms）选择时基频率fo 10MHz时基To＝01us周期倍选1计数器计脉数 200000 ms单位计数器读200000(ms) 时测周分辨力01us
3中界频率
直接测频直接测周量化误差相等时确定测频测周频率分界点分界点频率值称中界频率测频测周误差表达式结合图23出：测频时量化误差测周时量化误差相等时确定中界频率
（23）
（24）
式中测频时选频标信号频率 闸门时间倒数测周频时选时标信号频率时应测频方法时应测周频方法台电子计数器特定应状态坐标图时作出直接测频直接测周误差曲线（图23）两曲线交点中界频率点
4电子计数器测频测周动功
电子计数器动测频测周功取决中界频率假定选择闸门时间1s测周频时标信号频率10MHz中界频率MHz(3162Hz)选电子计数器动测量时先指定测频方式预测输入信号频率中界频率较动确定电子计数器测频测周方式
图23 测频测周时误差曲线
5．测量时间计数值
（1）测频模式
测量时间＝闸门时间T
计数值N fx*T
闸门时间短测量低频信号N甚0种情况应避免
24位计数器计数值N<224（16777216）否溢出（OVER）
（2）测周模式
测量时间＝
计数值
测量时间测信号周期周期系数成正选择周期倍系数测量低频信号时测量时间长
低频信号选周期系数高时标时计数值会产生溢出
五实验步骤
1 图24示连接实验系统
图24 实验台实验器材连接图
说明：测输入信号两种接法种图23示①外接信号发生器连接实验箱测频输入fxBNC插座种图23示②实验箱信号源Aout1(Aout2)连接实验箱测频输入fxBNC接头示波器监测输入信号幅度频率然电子计数器测频测周实验运行电子计数器程序进行测量
2电子计数器面板图25示
图25 虚拟电子计数器面板
说明：
（1）选择测频测周钮置测频时选闸门时间分：1ms10ms100ms1s10s时标选择旋钮
（2） 选择测频测周钮置测周时选周期倍分：×1×10×100×1000×10000时标选择旋钮选10MHz1MHz100KHz10KHz1KHz
（3）选择动钮时测频测周钮时标选择旋钮测频测周钮动根测信号中界频率关系确定采测频测周方式显示相关容
注意：测周模式选择周期倍系数测量低频信号时测量时间长
3电子计数器测频测周实验
（１） 利函数信号发生器产生频率信号波形分方波正弦波三角波幅度1V～5V虚拟电子计数器进行测频选择闸门时间测量结果进行较分析记录测量频率值填入表21：
表21
信号频率
闸门时间
25Hz
250Hz
2kHz
20kHz
200kHz
2MHz
1ms
做
做
10ms
做
100ms
1s
10s
提问：实验中测频模式闸门时间选10S时测量2M信号什会溢出？
（２） 利实验箱信号源产生频率信号波形分方波正弦波三角波幅度1V～5V虚拟电子计数器进行测频选择闸门时间测量结果进行较分析记录测量频率值填入表22：
表22
信号频率
闸门时间
25Hz
250Hz
2kHz
20kHz
200kHz
2MHz
1ms
做
做
10ms
做
01s
1s
10s
（３） 利函数信号发生器产生频率信号虚拟电子计数器进行测周时标选择10MHz幅度2V改变周期倍测量结果进行较分析记录测量周期值填入表23：
表23
信号周期
周期倍
02s
(5Hz)
20ms
(50Hz)
2ms
(500Hz)
02ms
(5kHz)
20us
(50kHz)
2us
(05MHz)
1
10
100
做
1000
做
做
10000
做
做
做
提问：实验中测周模式周期选10时测量5Hz信号什会溢出？
（４） 利实验箱信号源产生频率信号虚拟电子计数器进行测周时标选择10MHz幅度2V改变周期倍测量结果进行较分析记录测量周期值填入表24：
表24
信号周期
周期倍
02s
(5Hz)
20ms
(50Hz)
2ms
(500Hz)
02ms
(5kHz)
20us
(50kHz)
2us
(05MHz)
1
10
100
做
1000
做
做
10000
做
做
做
（5）利函数信号发生器产生频率60Hz幅度3V左右方波信号虚拟电子计数器进行测周选择时标频率测量结果进行较分析记录测量周期值频率值填入表25：
时标选择
10MHz
1MHz
100KHz
10KHz
1KHz
频率
周期
（6）利函数信号发生器产生频率信号幅度2V虚拟电子计数器进行测量选择动方式观察仪器动选择测频测周模式记录测量频率值周期值测量结果进行较分析填入表26：
表26
信号频率
20Hz
200Hz
3kHz
4kHz
50kHz
15MHz
测频测周模式
实测频率
实测周期
六思考练
1分析测量数电子计数器测频程中闸门时间测量分辨力影响？
2时标选择电子计数器测周分辨力影响？
示波器原理应
实验目
1．解数字示波器测量基原理
2．熟悉虚拟数字存储示波器操作观察种典型信号波形进行参数测量
二实验容
1．测量周期信号幅值频率
2．测量信号时域参数
3信号测量存储回放
4观察李沙育图形
三实验器材
1．SJ8002B电子测量实验箱 1台
2．双踪示波器（60MHz模拟数字示波器） 1台
3．函数信号发生器（0 1Hz～10MHz） 1台
4．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
四实验原理
1．数字示波器原理
数字存储示波器 AD 变换器模拟信号转换成数字信号然数存储半导体存储器 RAM 中需时 RAM 中存储容调出通 LCD 点阵连线方式现波形原理框图参考图6－1种示波器中信号采集信号显示功分开功性取决进行信号采集处理ADRAM 微处理器性采 RAM 存储器快写数慢读数者慢写数快读数样观察缓慢信号者观测高速信号时显示带宽限制时会闪烁现象
2．虚拟数字存储示波器组成
图6－1 虚拟数字存储示波器
虚拟示波器计算机测量功融合体计算机软件代传统仪器某硬件功计算机显示器代传统仪器物理面板通相关软件设计出操作方便形象逼真仪器面板仅实现传统示波器功具存储现分析处理波形等特点进行种信号处理加工分析完成种规模测量务仪器体积耗电少方便携带计算机
SJ8002B中采虚拟数字存储示波器原理实现数采集中信号调理AD转换存储数SRAM控制逻辑实验台中计算机起数处理显示作
3．SJ8002B电子测量实验箱示波器硬件结构
（1）测量范围指标
测量电压幅度范围：－20V～＋20V（峰峰值）
测量频率范围：1Hz～1MHz
采样时钟：20MHz～125KHz
数缓存深度：64KB
显示波形峰值均值效值频率周期等参数
通道数： 2
垂直偏转素(Vdiv)
Div序号
div
3
4
5
6
7
8
9
垂直偏转素(Vdiv)
50mvdiv
01vdiv
02vdiv
05vdiv
1v
div
2v
div
5v
div
量程(V)
05
1
2
5
10
20
50
通道总增益
2
1
05
02
01
005
002
水时基素（秒格）
序号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
秒格
01u
02u
05u
1u
2u
5u
10u
20u
50u
100u
采样频率Hz
20M
20M
20M
20M
20M
20M
20M
20M
20M
20M
序号
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
秒格
200u
500u
1m
2m
5m
10m
20m
50m
01S
02S
采样频率Hz
10M
5M
25M
1M
500K
250K
100K
50K
25K
125K
（2）硬件原理图
图6－2 SJ8002B示波器硬件原理图
图6－2示波器模块原理框图图见高速采集双通道完全独立实现虚拟双踪数字存储示波器种功完成种测试务
4． 数处理
根采集波形数计算出测信号效值均值峰值频率
离散信号电压均值峰值数学表达式示：
电压效值：
电压均值：
电压峰－峰值：
五实验步骤
1．实验准备
（1）图6－3连线
示波器Ain1输入两种连接方式中选择种①外部信号源②部信号源1通道
（2）先开实验箱电源电源指示灯亮然PC机运行界面程序界面进入电子测量实验室选择实验六软件动开信号源示波器界面
图6－3 实验连接框图
2．虚拟数字存储示波器面板
虚拟数字存储示波器面板图6－4示实际仪器相似面板CH1（绿）CH2（黄）两通道面板部时显示出伏格峰值(均值效值)频率秒格
示波器显示波形窗水通道垂直通道均10格（div）
图6－4 虚拟数字存储示波器面板
3．测量种波形参数
操作接Ain1信号源产生信号CH1（绿）通道进行测量调整秒格信号波形屏幕显示2～5周期调整伏格信号波形充满半屏幕满屏
（1）正弦波（Aout1Ain1）
信号源产生正弦波图6－5虚拟示波器观察显示面板峰值频率填表6－1中
图6－5 正弦波
表6－1
输入幅度(峰值V)
输入频率kHz
选择秒格
读出秒格数
估算周期
估算频率
示波器频率读数
选择
伏格
读出峰峰值伏格数
估算峰峰值
示波器峰值读数
根读数计算
效值
1
1
2
5
4
50
6
100
信号周期＝周期占秒格数×秒格 信号频率＝1信号周期
信号峰峰值＝波形垂直伏格数×伏格 峰值＝峰峰值 ×12
（2）三角波
图6－6 三角波
波形换成三角波图6－6观察波形称度
表6－2
输入幅度（峰值V）
输入频率（kHz）
选择
秒格
格数
格数
1
1
5
5
5
50
8
100
图6－7 方波
（3）方波
信号源产生方波虚拟示波器观察升时间降时间
表6－3
输入幅度（峰值V）
输入频率（kHz）
选择秒格
秒格读数
（μs）
秒格读数
（μs）
5
100
5
200
5
500
图6－8 调幅波
（4）调幅波
Q9线Aout1Ain1连接起启动虚拟信号源程序产生调幅波示波器测量调幅系数
表6－4
输入幅度（峰值V）
输入频率（kHz）
选择
伏格
a格数
b格数
m
5
05
5
50
5
20
4．双踪显示波形观测
两台函数信号源分产生两路电压信号分输入Ain1Ain2信号幅度5V频率5KHz正弦波信号幅度3V频率5KHz三角波虚拟数字存储示波器进行双踪显示记录选择伏格秒格画出波形
注意：实验箱板方S102短路块位置放左边
画信号波形：
画信号二波形：
5．波形存储回放
示波器测量程中时波形数保存方法点击面板面保存钮会弹出话框取文件名选择路径文件扩展名单击保存波形数保存计算机硬盘里计算机硬盘里存储波形文件开直接单击面板面开钮（注意时启动采集）够实现波形回放时通调节伏格秒格够改变波形显示
实验步骤3中波形先保存硬盘然开变化
6．观察李沙育图形
双踪示波器选择XY显示方式利示波器XY通道分输入测信号已知信号调节已知信号频率屏幕出现稳定图形图形称李沙育图形
（1）调节电子实验箱输出通道Aout1Aout2输出相正弦波信号幅度2V频率1KHz调节示波器工作XY方式Aout1输入示波器X通道Aout2输入示波器Y通道观察李沙育图形画出波形
画信号波形：
（2）调节电子实验箱输出通道Aout1输出幅度2V频率1KHz锯齿波信号输出通道Aout2输出幅度2V频率1KHz正弦波信号调节示波器工作XY方式Aout1输入示波器X通道Aout2输入示波器Y通道观察李沙育图形画出波形
画信号波形：
（3）调节电子实验箱两输出通道Aout1Aout2输出相幅度频率信号调节示波器工作XY方式Aout1输入示波器X通道Aout2输入示波器Y通道观察李沙育图形分析图形频率相位关系加深示波器扫描显示原理理解
六思考练题
1．否带宽20MHz示波器观测重复频率15MHz正弦波方波？什？
2．利示波器测量种波形参数时减测量误差？
3．观察李沙育图形时示波器X通道输入锯齿波信号输出图形Y通道输入波形什关系什
RLC参数测量
实验目
1．熟悉电阻电感电容（RLC）元件参数测试原理
2．掌握实验系统测量RC基方法
二实验求
1．实验前求预关阻抗参数数字化测量相关容
2．基实验系统完成RC参数测量记录测量数电阻测量进行误差分析
3．解RLC参数校准测量原理方法
三实验器材
1 SJ8002B电子测量实验箱 1台
2．双踪示波器（20MHz模拟数字示波器） 1台
3．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
4．SJ7001 RLC参数测量实验板 1块
5．数字电压表（4 12位） 1
6．RC测试元件： 3～5
四实验原理
1．RLC参数测试原理
图5－1 RLC电路原理图
图5－1中测阻抗采样电阻（标准电阻）幅度频率调信号源图知：
（51）
令测阻抗
（52）
（53）
（54）
式中相位差
测阻抗分RxLxCx理想元件（考虑LxCx损耗）
（55）
（56）
（57）
： （58）
（59）
（510）
根式（58）（59）（510）进行元件参数RxLxCx测量式中频正弦波效值峰值角频率相表现幅度相位变化（纯电阻相位变化LC元件相差）通改变采样电阻改变RLC参数测量量程
2实验硬件电路图
图52根述原理设计RLC参数测量实验板（SJ7001）图中测试信号（正弦波）实验箱第路信号源（Aout1）产生（外接信号源）信号源峰值1V（典型频率值1kHz） 2倍放2V峰值信号源输出匹配电阻更换量程时步切换作减电压变化范围增加测量电路工作稳定性图中实现测量校准标准电阻通模拟开关选择测元件校准电阻放器A1A2分取出测阻抗（校准电阻）采样电阻两端电压适放分连接实验箱高速采集输入通道Ain1Ain2实现信号采集通计算信号幅值根放倍数式（58）~（510）元件参数RxLxCx
（511）
（512）
（513）
图5－2 RLC参数测量原理图（SJ7001实验板）
3．校准方法
式（511）~（513）元件参数RxLxCx值需根采集U1U2幅值A1A2放倍数信号角频率采样电阻进行计算提高测量精度消A1A2增益精度增益漂移影响采校准测量方法电阻测量例接入测电阻RxU1U2分U1xU2x（幅值）式（5－11）：
（514）
接入标准电阻U1U2分U1sU2s（幅值）测量值：
（515）
（514）（515）：
（516）
通述两次测量程测量结果公式（516）中含消影响
五实验步骤
1．实验准备
（1）图53RLC参数测量实验板（SJ7001）插入实验箱板62芯插座跳线S602接no端电路板短路块S102接左面RLC板短路块接面（AO1）
（2）开实验箱电源电源指示灯亮PC机运行界面程序界面进入电子测量实验室选择实验五软件动开RLC参数测量界面图5－4示
（3）双踪示波器分监测实验箱信号源输出Aout1采集输入通道Ain1Ain2信号（图52中U1U2输出）
图5－3实验连接框图
2．校准电阻测量
（1）选择实验五进入RLC参数测量界面图5－4
图5－4 虚拟RLC测试仪面板测量300Ω电阻时
（2）测试程序界面选择校准（校准方框填黑）表5－1出校准电阻值选择校准电阻
（3）先选择电阻然选量程增益值A1A2放1处（默认位置1）循环放off处（循环进行单次测量）秒格伏格采默认设置(秒格置2伏格置1V)
（4）点击测量根采集波形更换增益A1A2两通道幅度接波形失真正弦纯电阻测量两波形没相位差测量值填入表5－1
表5－1 校准电阻测试
校准电阻（Ω）
选择电阻
量程
A1A2
测量值
（读数Ω）
绝误差（Ω）
相误差
300
1K
3K
10K
30K
100K
300K
3．外加电阻测试
（1）选择5测电阻数字电压表测量阻值作该电阻实际值填入表5－1中第栏第二栏
（2）实验实验箱部DDS信号源Aout1提供默认频率1kHz幅度峰值2V激励信号
（3）接入测电阻测试程序界面先选择电阻然选量程（默认设置30~300Ω）增益值A1A2放1处（默认位置1）循环放off处（循环进行单次测量）秒格伏格采默认设置(秒格置2伏格置1V)
（4）点击测量先根面板提示状态更换量程30～300（单位Ω）量程选量程根采集波形更换增益A1A2两通道幅度接失真果量程已选择量程然提示量程偏者量程已选择量程然提示量程偏改变增益A1A2改变伏格秒格改变波形显示波形充满屏幕便观测时观察示波器显示波形注意纯电阻测量两波形没相位差测量值填入表5－1中第三栏
（5）述测量结果记录表5－2数字电压表测量值作实际值计算测量误差
（6）改换测电阻重复（2）～（5）
（7）通种单次测量测出电阻参数循环开关置on观察该电阻次测量稳定性重复性
表5－2 外加电阻测试
标称值（Ω）
数字万表测量值（Ω）
选择电阻
量程
A1A2
测量值
（读数Ω）
绝误差（Ω）
相误差
4．电阻R校准测量
测量中面板动显示出值测电阻测量时记录直接测量值值选中校准选择测量接校准电阻进行测量记录测量值值根式516Rx校准值：
(517)
测量数记录表5－3
表5－3 电阻校准测量
标称值（Ω）
数字电压表测量值（Ω）
值读数X1
直接测量值
（读数Ω）
校准电阻Rr（Ω）
值X2
校准电阻测量值Rs（Ω）
校准结果Rx（Ω）
5．电容测量
（1）选择5测电容标称值填入表5－3中第栏易电容实际值（数字电压表测量电容误差较）电容测量做误差分析需验证测量值（显示值）理计算结果（式513）致性
（2）测试程序界面选择测量元件电容然选量程（默认设置）增益A1A2放1处（默认位置1）循环放off处秒格伏格采默认设置(秒格置2伏格置1V)
（3）实验实验箱部DDS信号源Aout1默认频率1kHz幅度峰值2V
（4）点击测量先根面板提示状态更换量程100u～1u应量程选量程根采集波形更换增益A1A2两通道幅度接失真果量程已选择量程然提示量程偏降低测试信号频率（选择频率100Hz）果量程已选择量程然提示量程偏提高测试信号频率（选择频率10kHz）改变伏格秒格改变波形显示波形充满屏幕便观测时观察示波器显示波形注意电容测量两波形相位差测量结果（显示值）填入表5－3中第二栏根公式（5－10）测量参数计算理值填入表中
（5）通种单次测量测出电容参数循环放on处观察该电容次测量稳定性重复性
表5－3
标称值（uF）
选择
量程
增益
角频率
（rads）
值
测量值
（读数uF）
量程应采样电阻Rr（Ω）
理计算值（uF）
表5－4 电容量程采样电阻应关系
序号
1
2
3
4
电容量程
100u～ 1u
1u ～01u
01u～ 001u
001u ～1000P
采样电阻Rr（Ω）
100
1k
10k
100k
注意：运行软件前先开实验箱电源
六思考练题
1 测量电容素关？测量中应该注意什？
2 分析RLC测量中误差产生原？
3．实验仅理想元件参数测量含虚实部阻抗（含电阻电抗分量）测量述测量方法实现时应改进测量方案？
4．需LC参数测量进行校准应进行写出校准公式校准公式中否含ω参数？
逻辑分析仪原理应
实验目
1 解逻辑分析仪基工作原理
2 掌握虚拟逻辑分析仪
3 会逻辑分析仪进行数字电路测试分析
二实验容
1 组合逻辑译码器74138实验
2 时序逻辑电路十进制计数器74190数码显示实验
3 逻辑分析仪分析组合逻辑译码器74138实验
4 逻辑分析仪分析时序逻辑电路十进制计数器74190数码显示实验
5 实验中译码器74138计数器74190译码器7447真值表见附表
三实验器材
1 1SJ8002B电子测量实验箱 1台
2．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
3 SJ7002 CPLD实验板 １块
4 短接线干
四实验原理
1 逻辑分析仪原理
逻辑分析仪组成结构图91示包括数捕获数显示两部分数字系统测试般观察较长时间范围信号间逻辑关系较长数流进行分析逻辑分析仪般采先进行数捕获采集存储数然进行数显示观察分析方式逻辑分析仪部结构划分两部分：数捕获数显示数捕获部分包括信号输入采样数存储触发产生时钟电路等外部测信号送信号输入电路门限电进行较通较器整形符合逻辑分析仪部逻辑电信号（TTL电信号）采样电路采样时钟控制信号进行采样采样获数流送触发产生电路进行触发识根数捕获方式数流中搜索特定数字（触发字）搜索符合条件触发字时产生触发信号数存储电路触发信号作进行相应数存储控制时钟电路选择外时钟时钟作系统工作时钟数捕获完成显示控制电路存储数适方式（波形字符列表等）显示出便捕获数进行观察分析
信号
输入
信号
外时钟
采样
数
存储
时钟
选择
时钟
触发
产生
显示
控制
CRT
数捕获
数显示
图91 逻辑分析仪原理结构
门限电设定
2虚拟逻辑分析仪面板
图92 虚拟逻辑分析仪面板
说明：时钟选择分部时钟（时钟频率选择25K50K100K250K500K1M5M10M）外部时钟显示点数范围0—1000水位移范围0—100水伸缩范围0—1000（步进100）触发方式分：时钟触发部触发外部触发字触发（图93示）手动触发A0—A23时序位显示1—1000应时序值（二进制十六进制十进制）
操作步骤：（1）选择外时钟（2）选择显示点数（3）选择触发方式（次必需）（4）开始
注意：1）选择点数太时钟较低时需测量时间会较长
2）选择字触发方式没满足条件信号出现测量结果
图93 字触发设置面板
图94 CPLD实验板原理图
3 SJ7002 CPLD实验板硬件原理图图94
说明：CPLD实验板提供8ON~OFF(K1~K8)开关作数字输入8LED灯(LED1~LED8)作输出电指示3LED 7段数码作输出显示采动态扫描方式L1L2L3位选信号低效AB……G7段码DP数点低效
CPLD已载两电路74138电路计数器74190译码器7447电路
五实验步骤
1CPLD逻辑电路实验
(1) 组合逻辑电路74138功实验图95连接CPLD板跳线外加+5V直流电源p15p16p17连接3开关K5K6K7三－八译码器74138输出P18P20P21P22P77P80P79P81分连接8指示灯LED1～LED8 表9174LS138输入ABC高＼低电观察译码器输出LED灯亮灭结果填入表91
图95 CPLD三－八译码器74138逻辑外围连线
表91
C
B
A
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
LED7
LED8
L
L
L
L
L
H
L
H
L
L
H
H
H
L
L
H
L
H
H
H
L
H
H
H
(2) 计数器实验图96连接CPLD板外加+5V直流电源L1（L1 L2 L3选位）接低电p5接K2(输入高低电)观察四位十进制计数器74190输出位数码显示数值变化结果填入表92
说明：CPLD板时钟1000MHz晶振219 分频约2Hz频率十进制计数器74190计数216 分频16Hz频率作时钟选择外部时钟
CPLD板1000MHz晶振时钟放置CPLD板S1短路块位置右面
图96 CPLD四位十进制计数器74190三位数码显示逻辑外围连线
表92
引脚
计数值
L1
P5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
L
L
L
H
H
L
H
H
2CPLD逻辑分析仪实验
（1） 图97示CPLD板插入板62芯插座 虚拟逻辑分析仪分析三－八译码器输入输出电逻辑观察虚拟逻辑分析仪中应输入输出位逻辑电分析正确性
逻辑分析仪时选外时钟时钟触发显示点数100~200点
图97 CPLD三－八译码器74138逻辑外围连线实验台连接图
注：DO0～DO23连接逻辑分析仪A0～A23输入通道
（2） 图98示CPLD板插入板62芯插座L1（L1 L2 L3选位）接低电p5接高低电虚拟逻辑分析仪分析十进制计数器输入输出时序逻辑观察虚拟逻辑分析仪中应输入输出时序逻辑表93中画出时序图
逻辑分析仪选外时钟时钟触发显示点数200CPLD板1000MHz晶振时钟放置CPLD板S1短路块位置右面
图98 CPLD十进制计数器74190三位数码显示逻辑外围连线实验台连接图
P5＝0
P5＝1
A4
A0
A1
A2
A3
表93
（3） 选择触发方式字触发设置触发字A3～A00000重新测试观察虚拟逻辑分析仪中应输入输出时序逻辑表94中画出时序图较字触发时钟触发区
表 9－4
P5＝0
P5＝1
A4
A0
A1
A2
A3
六思考练
1采集时钟选择原什？
2字触发定触发？
附表：三－八译码器74138十进制计数器74190BCD十进制译码器7447真值表
表91 74138真值表 （默认值：GNDA B C G2AN G2BN VCCG1）
G1
G2*
C
B
A
Y0N
Y1N
Y2N
Y3N
Y4N
Y5N
Y6N
Y7N
X
H
X
X
X
H
H
H
H
H
H
H
H
L
X
X
X
X
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
L
L
L
L
H
H
H
H
H
H
H
H
L
L
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
L
L
H
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
L
L
H
H
H
H
H
L
H
H
H
H
H
L
H
L
L
H
H
H
H
L
H
H
H
H
L
H
L
H
H
H
H
H
H
L
H
H
H
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
表92 74190真值表 （默认值：GNDA B C D GN CLK VCCLDN DNUP）
Inputs
Outputs
CLK
GN
LDN
DNUP
D
C
B
A
QD
QC
QB
QA
MXMN
RCON
X
X
L
X
d
c
b
a
d
c
b
a
X
X
X
L
H
L
H
L
L
H
H
L
X
L
H
H
L
L
L
L
H
L
↑
L
H
L
Count Up 加计数
L
H
↑
L
H
H
Count Down减计数
L
H
↑
H
H
X
Hold Count
L
H
表93 7447真值表 （默认值：GNDA B C D VCCLTN RBIN BIN）
LTN
RBIN
D
C
B
A
BIN
OA
OB
OC
OD
OE
OF
OG
RBON
0
H
H
L
L
L
L
H
L
L
L
L
L
L
H
H
1
H
X
L
L
L
H
H
H
L
L
H
H
H
H
H
2
H
X
L
L
H
L
H
L
L
H
L
L
H
L
H
3
H
X
L
L
H
H
H
L
L
L
L
H
H
L
H
4
H
X
L
H
L
L
H
H
L
L
H
H
L
L
H
5
H
X
L
H
L
H
H
L
H
L
L
H
L
L
H
6
H
X
L
H
H
L
H
H
H
L
L
L
L
L
H
7
H
X
L
H
H
H
H
L
L
L
H
H
H
H
H
8
H
X
H
L
L
L
H
L
L
L
L
L
L
L
H
9
H
X
H
L
L
H
H
L
L
L
H
H
L
L
H
10
H
X
H
L
H
L
H
H
H
H
L
L
H
L
H
11
H
X
H
L
H
H
H
H
H
L
L
H
H
L
H
12
H
X
H
H
L
L
H
H
L
H
H
H
L
L
H
13
H
X
H
H
L
H
H
L
H
H
L
H
L
L
H
14
H
X
H
H
H
L
H
H
H
H
L
L
L
L
H
15
H
X
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
BI
X
X
X
X
X
X
L
H
H
H
H
H
H
H
X
RBI
H
L
L
L
L
L
X
H
H
H
H
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H
H
L
LT
L
X
X
X
X
X
H
L
L
L
L
L
L
L
H
交流电压测量
实验目
1．解掌握电压参数基测量原理方法
2．解数采集卡原理
3．熟悉labview采集程序编写
二实验容
1．利数采集卡采集交流电压信号
2．编写基labview采集程序
3．采集结果进行计算分析
三实验器材
1．双踪示波器（20MHz模拟数字示波器） 1台
2．函数信号发生器（1Hz～1MHz） 1台
3．NI公司数采集卡PCI 6251 1台
4．计算机(具运行windows2000图形化控件力) 1台
5．导线连接线干
四实验原理
交流电压测量系统硬件三部分组成：a函数信号发生器bPCI6251数采集卡c微型计算机（含配套实验软件）图1示
函
数
信
号
发
生
器
计
算
机
数采集卡
图1 交流电压测量系统框图
电压信号通数采集卡模拟输入通道进入计算机PCI6251板卡引脚图2示
图2 PCI6251板卡引脚图
交流电压均值：
交流电压效值：
五实验步骤
1．图1示方法连线信号发生器接数采集卡67脚正极接68脚
2 开LabVIWE程序设置DAQ助手具体步骤：
程序中数采集程序设计通NI公司出品强工具DAQ助手实现DAQ助手快速viNI DAQmx提供种更简单更方便基配置式程序设计方式基务动创建务销毁务配置式方式快速实现测量务创建编辑运行须编写代码测量试验证评估阶段非常快速效
图3 DAQ助手
双击DAQ助手进入设置页面：
图4 DAQ助手设置
图5 DAQ设置界面二
图6 DAQ设置界面三
图7 DAQ设置界面四
点击OK完成确认
DAQ助手设置完成面进入LabVIEW编程工作具体程序框图：
图8 采集程序框图
3．开函数发生器选择输出频率10Hz幅值2V正弦波调整采样频率采样数程序端接收正确波形观察电压参数理值较
4．调整函数发生器改变输出波形观察输出波形电压参数变化
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